【步进电机原理】运行原理线圈切换一次前进一个角度连续运行线圈连续的高频率的切换【楞次定律】线圈来回切花电流方向----对冲电流电流会有所下降并且切换的越快下降的越多----发热【步进电机运行速度基本在1000rpm以内】【步距角】通过数角度来确认电机转了多少圈数线圈的切换次数来确定多少圈通过驱动器给信号实现精确旋转步距角意味着电机最小前进距离步进电机分相数相数越多步距角越小(相数是电机的线圈组数)两相步进电机步距角:1.8° 200个脉冲一圈三相步进电机步距角:1.5° 240个脉冲一圈四相步进电机步距角:0.9° 400个脉冲一圈五相步进电机步距角:0.72° 500个脉冲一圈)【案例】同步带横移机构电机驱动同步带轮同步带运行带动负载走直线运动【单位移动量指的是该产品旋转一圈360度影响负载走直线的距离】同步带轮的单位移动量:也就是同步轮的周长同步轮的节圆直径:100mm同步轮的节圆周长:314mm【意味着电机直接链接同步轮旋转一圈360度直线机构前进314mm】360÷1.8200314mm÷2001.57mm一个步距角移动的距离0-----1-----2-----3-----4-----5-----6-----7-----8-----9-----10这就是电机所谓的电机精度不足分辨率不足我想让上诉机构刚好停在1mm位置附近换个小点的同步轮、步进电机选更高相数步距角更小、加减速机有间隙电气手法细分 最高能做到256细分 超过四倍细分就没办法稳定精度【开环控制】我们只能知道步进电机理论上走了多远实际情况负载过大电机力量不足-----丢步线圈切换了但是转子没走【步进电机低频振动】在特定的转速区间内会有比较强烈的震动100、110rpm停止---走一步---停止----走一步速度快了反而不会电气解决方案:细分机械解决方案:修改同步轮尺寸、加减速机【经常会把步进电机得转速运用在300-600转每分钟左右】【参数解释】步进电机没有额定转速转速约定俗成步进电机没有额定力矩转速越来越高力矩越来越小步进电机没有额定功率随着转速越来越高功率反而越来越低[静力矩】(保持力矩)。指的是步进电机得最大力矩也是转速最低得时候得输出力量同等体积情况下步进电机的静态力量大些【案例】同步轮节圆直径60mm总负载15kg【标准件直接查样册算重量:电机、气缸、联轴器、直线导轨、滑块】【加工件在solidworks内赋予材质然后测算】负载的最大运行速度0.5m/s根节拍有关系生产速度加上每个动作被匀速执行时间综合考虑加速时间【三角形运行轨迹】 静止---加速---减速---静止一般用于点对点位移A位移到B只在乎A和B位置停的是否准确【梯形运行轨迹】 静止---加速---匀速---减速---静止一般用于有工艺要求机构喷涂、注脚、扫描、压装....也会出现在行程较长得点对点位移上步进电机得加速时间:最短得按照0.2秒算最长加速时间上不封顶能满足需求就行【案例分析】水平方向横移运行直线要想动起来并且速度达到想要的效果需要加速力----Fma一旦动起来就必须克服摩擦力克服摩擦力----Fumgm负载得质量---15kga加速度aV/t V 最大运行速度 t加速时间0.5/0.2 2.5 m/u:摩擦系数该案例中为滑块与导轨之间得摩擦系数----查样册就知道滑块导轨摩擦系数一般在0.02-0.05但是按0.1算g:重力加速度 实际9.8m/s2但是按10算水平方向运行需要的力量F加速力需要克服得摩擦力 ma umg37.5 15 52.5N [15kg × 2.5 m/】 [0.1 × 15kg × 10m/]37.51552.5N【在0.2秒内将这个15kg得机构从静止推动到0.5m/s得运行速度需要得理论推力52.5N】【同步带需要张紧张紧会给机构带来阻力----一般按照理论负载得30%计算】也就是说52.5N得理论输出力同步带张紧带来得额外的阻力52.5x0.315.75N那么算上皮带得阻力理论输出F52.515.7568.25N【安全系数选定】因为这个机构里还有很多没考虑到得东西(偷懒)1.轴承得工作效率2.同步带得工作效率3.电机转子得驱动力没考虑这个机构还有很多无法现在阶段就能精准计算得东西1.安装偏差2.加工偏差3.使用时长机构老化带来的阻力4.客户不保养所以叫安全系数选定----在原有得基础上进行倍数增加应付哪些没算得部分安全系数根据不同的计算方法:1.3、1.5 、2-----5-8倍步进电机得计算方法有两种1.用输出力矩匹配静力矩-----2倍----不推荐:转速区间不同啊力矩数值不一样2.用输出力矩去匹配力矩频率特性曲线---1.5倍【这里选方法2安全系数取1.5倍】设计拉力F 68.25Nx 1.5102.375N设计力矩TFxR 102.375 x 0.03m3.07NmF直线拉力R旋转半径--同步带轮得节圆半径T扭矩 Nm【步进电机跑多块?转速?】同步带轮得周长:188.4mm 同步带轮转一圈负载前进188.4mm直径x3.14周长最大运行速度:500mm/s转速N 500/188.4 2.65rps 159rpm【关于速度的安全系数----选型得时候速度稍微拉高一点】也就是说转速按照3.5rps-----210rpm这意味着目前来说需要一个转速在210rpm左右得速度时力矩大概在3.07Nm左右得步进电机AM34HD1404----调取模型、3D绘制 步进电机选型计算笔记
【步进电机原理】运行原理线圈切换一次前进一个角度连续运行线圈连续的高频率的切换【楞次定律】线圈来回切花电流方向----对冲电流电流会有所下降并且切换的越快下降的越多----发热【步进电机运行速度基本在1000rpm以内】【步距角】通过数角度来确认电机转了多少圈数线圈的切换次数来确定多少圈通过驱动器给信号实现精确旋转步距角意味着电机最小前进距离步进电机分相数相数越多步距角越小(相数是电机的线圈组数)两相步进电机步距角:1.8° 200个脉冲一圈三相步进电机步距角:1.5° 240个脉冲一圈四相步进电机步距角:0.9° 400个脉冲一圈五相步进电机步距角:0.72° 500个脉冲一圈)【案例】同步带横移机构电机驱动同步带轮同步带运行带动负载走直线运动【单位移动量指的是该产品旋转一圈360度影响负载走直线的距离】同步带轮的单位移动量:也就是同步轮的周长同步轮的节圆直径:100mm同步轮的节圆周长:314mm【意味着电机直接链接同步轮旋转一圈360度直线机构前进314mm】360÷1.8200314mm÷2001.57mm一个步距角移动的距离0-----1-----2-----3-----4-----5-----6-----7-----8-----9-----10这就是电机所谓的电机精度不足分辨率不足我想让上诉机构刚好停在1mm位置附近换个小点的同步轮、步进电机选更高相数步距角更小、加减速机有间隙电气手法细分 最高能做到256细分 超过四倍细分就没办法稳定精度【开环控制】我们只能知道步进电机理论上走了多远实际情况负载过大电机力量不足-----丢步线圈切换了但是转子没走【步进电机低频振动】在特定的转速区间内会有比较强烈的震动100、110rpm停止---走一步---停止----走一步速度快了反而不会电气解决方案:细分机械解决方案:修改同步轮尺寸、加减速机【经常会把步进电机得转速运用在300-600转每分钟左右】【参数解释】步进电机没有额定转速转速约定俗成步进电机没有额定力矩转速越来越高力矩越来越小步进电机没有额定功率随着转速越来越高功率反而越来越低[静力矩】(保持力矩)。指的是步进电机得最大力矩也是转速最低得时候得输出力量同等体积情况下步进电机的静态力量大些【案例】同步轮节圆直径60mm总负载15kg【标准件直接查样册算重量:电机、气缸、联轴器、直线导轨、滑块】【加工件在solidworks内赋予材质然后测算】负载的最大运行速度0.5m/s根节拍有关系生产速度加上每个动作被匀速执行时间综合考虑加速时间【三角形运行轨迹】 静止---加速---减速---静止一般用于点对点位移A位移到B只在乎A和B位置停的是否准确【梯形运行轨迹】 静止---加速---匀速---减速---静止一般用于有工艺要求机构喷涂、注脚、扫描、压装....也会出现在行程较长得点对点位移上步进电机得加速时间:最短得按照0.2秒算最长加速时间上不封顶能满足需求就行【案例分析】水平方向横移运行直线要想动起来并且速度达到想要的效果需要加速力----Fma一旦动起来就必须克服摩擦力克服摩擦力----Fumgm负载得质量---15kga加速度aV/t V 最大运行速度 t加速时间0.5/0.2 2.5 m/u:摩擦系数该案例中为滑块与导轨之间得摩擦系数----查样册就知道滑块导轨摩擦系数一般在0.02-0.05但是按0.1算g:重力加速度 实际9.8m/s2但是按10算水平方向运行需要的力量F加速力需要克服得摩擦力 ma umg37.5 15 52.5N [15kg × 2.5 m/】 [0.1 × 15kg × 10m/]37.51552.5N【在0.2秒内将这个15kg得机构从静止推动到0.5m/s得运行速度需要得理论推力52.5N】【同步带需要张紧张紧会给机构带来阻力----一般按照理论负载得30%计算】也就是说52.5N得理论输出力同步带张紧带来得额外的阻力52.5x0.315.75N那么算上皮带得阻力理论输出F52.515.7568.25N【安全系数选定】因为这个机构里还有很多没考虑到得东西(偷懒)1.轴承得工作效率2.同步带得工作效率3.电机转子得驱动力没考虑这个机构还有很多无法现在阶段就能精准计算得东西1.安装偏差2.加工偏差3.使用时长机构老化带来的阻力4.客户不保养所以叫安全系数选定----在原有得基础上进行倍数增加应付哪些没算得部分安全系数根据不同的计算方法:1.3、1.5 、2-----5-8倍步进电机得计算方法有两种1.用输出力矩匹配静力矩-----2倍----不推荐:转速区间不同啊力矩数值不一样2.用输出力矩去匹配力矩频率特性曲线---1.5倍【这里选方法2安全系数取1.5倍】设计拉力F 68.25Nx 1.5102.375N设计力矩TFxR 102.375 x 0.03m3.07NmF直线拉力R旋转半径--同步带轮得节圆半径T扭矩 Nm【步进电机跑多块?转速?】同步带轮得周长:188.4mm 同步带轮转一圈负载前进188.4mm直径x3.14周长最大运行速度:500mm/s转速N 500/188.4 2.65rps 159rpm【关于速度的安全系数----选型得时候速度稍微拉高一点】也就是说转速按照3.5rps-----210rpm这意味着目前来说需要一个转速在210rpm左右得速度时力矩大概在3.07Nm左右得步进电机AM34HD1404----调取模型、3D绘制